《優(yōu)化指導》化學總復習（人教）配套講義：第四章　綜合課3常見氣體的實驗室制備 含答案

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精綜合課3常見氣體的實驗室制備、凈化、收集和檢驗（對應學生用書P96）1．氣體制備實驗的基本思路①發(fā)生裝置：發(fā)散源改進的目的：用于加熱易熔化的固體物質的分解，這樣可有效地防止固體熔化時造成液體的倒流，如用草酸晶體受熱分解制取CO2氣體。②制備氣體：O2、NH3、CH4等。（2）固體＋液體（不加熱）→氣體①發(fā)生裝置：②制備氣體:H2、CO2、H2S、SO2等。(3）固體＋液體或液體＋液體eq\o(→，\s\up7(△)）氣體①發(fā)生裝置:②制備氣體：Cl2、C2H4等。3．氣體的除雜方法（1)除雜試劑選擇的依據(jù):主體氣體和雜質氣體性質上的差異，如溶解性、酸堿性、氧化性、還原性。除雜原則：①不損失主體氣體；②不引入新的雜質氣體；③在密閉裝置內(nèi)進行；④先除易除的雜質氣體.（2)氣體干燥凈化裝置類型液態(tài)干燥劑固態(tài)干燥劑固態(tài)干燥劑固體，加熱裝置ⅠⅡⅢⅣ常見干燥劑濃H2SO4（酸性、強氧化性)無水氯化鈣(中性)堿石灰（堿性)除雜試劑Cu、CuO、Mg等當CO2中混有O2雜質時,應選用上述Ⅰ～Ⅳ中的Ⅳ裝置除O2，除雜試劑是Cu粉。1．NH4HCO3固體受熱分解得NH3、CO2、H2O等混合氣體，如何除去CO2、H2O得純凈的NH3？提示：可讓混合氣體通過裝有足量堿石灰的干燥管。2．實驗室制得Cl2中往往含H2O、HCl等雜質，如何得到純凈的Cl2?提示：可讓氣體先通過裝有飽和食鹽水的洗氣瓶除HCl雜質,再通過裝有濃硫酸的洗氣瓶除水蒸氣雜質，兩者順序不能顛倒.4．氣體的收集方法及其拓展應用(1）氣體的常見收集方法收集方法收集氣體的類型收集裝置可收集的氣體(舉例）排水法難溶于水或微溶于水，又不與水反應的氣體O2、H2、Cl2(飽和NaCl溶液）、NO、CO2(飽和NaHCO3溶液)、CO等排空氣法向上排空氣法密度大于空氣且不與空氣中成分反應Cl2、SO2、NO2、CO2向下排空氣法密度小于空氣且不與空氣中的成分反應H2、NH3（2）氣體收集方法的拓展應用①②裝置(Ⅰ)從a管進氣b管出水可收集難溶于水的氣體，如H2、O2等.若將廣口瓶中的液體更換,還可以收集以下氣體。①飽和食鹽水——收集Cl2.②飽和NaHCO3溶液——收集CO2.③飽和NaHS溶液--收集H2S。④四氯化碳--收集HCl或NH3。裝置（Ⅱ）儲氣式集氣。氣體從橡膠管進入,可將水由A瓶排入B瓶，在瓶A中收集到氣體。5．尾氣處理的原因、方法及裝置（1）原因：有些氣體有毒或有可燃性，任其逸散到空氣中，會污染空氣或者引發(fā)火災、爆炸等災害.（2）處理方法：一般根據(jù)氣體的相關性質,使其轉化為非氣態(tài)物質或無毒物質,如酸性有毒氣體用堿溶液吸收，可燃性氣體用點燃等措施。（3)尾氣處理裝置（見下圖a、b、c、d）①實驗室制取Cl2時，尾氣的處理可采用ab裝置。②制取CO時，尾氣處理可采用cd裝置.③制取H2時，尾氣處理可采用cd裝置.④制取NH3、HCl時尾氣處理可采用b裝置。6．氣體性質的檢驗檢驗氣體是根據(jù)氣體的性質，一般從以下5方面考慮:①氣體的顏色和氣味；②水溶液的酸堿性；③助燃、可燃及燃燒現(xiàn)象和產(chǎn)物;④遇空氣的變化;⑤其他特征。待檢物操作步驟現(xiàn)象O2用試管或集氣瓶取待檢氣體，然后向試管或集氣瓶中插入帶有火星的木條帶火星的木條復燃H2使待檢氣體通過尖嘴玻璃導氣管并點燃，在火焰上方罩一個干而冷的燒杯有淺藍色火焰，燒杯里有水霧生成NH3①用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗變藍②把待檢氣體收集在集氣瓶里，蓋上玻璃片，用玻璃棒蘸取濃鹽酸,開啟玻璃片放在瓶口上方生成白煙SO2在潔凈試管里加入5mL品紅溶液，再通入待檢氣體,再加熱待顏色變化后品紅溶液褪色，加熱后又恢復紅色CO2聞氣味,并將其通入澄清石灰水中無色無味,石灰水變渾濁，繼續(xù)通入后變澄清Cl2用濕潤的KI－淀粉試紙靠近集氣瓶口變藍Br2(蒸氣）①觀察氣體顏色，并用濕潤的淀粉－KI試紙檢驗紅棕色氣體，能夠使?jié)駶櫟牡矸郏璌I試紙變藍色②觀察氣體顏色,并把該氣體通入水中，再觀察溶液的顏色紅棕色氣體，其水溶液呈橙色NO2觀察氣體顏色，溶于水再觀察溶液的顏色，并用藍色的石蕊試紙檢驗紅棕色氣體，其水溶液呈無色，能使?jié)駶櫟乃{色石蕊試紙顯紅色NO觀察氣體顏色，并與空氣混合無色氣體遇空氣變?yōu)榧t棕色3．將氣體通入澄清石灰水中,若石灰水先變渾濁，后又變澄清，能否判斷該氣體一定是CO2？提示:不能.若氣體是SO2，也有相同的現(xiàn)象發(fā)生。若該氣體無色無味,則可以判斷是CO2。題組一氣體的制備與收集1．（2018·株洲檢測）以下氣體發(fā)生裝置中，不易控制反應產(chǎn)生氣體的量的是(）解析:選BA項可通過控制加入液體的量來控制產(chǎn)生氣體的量;C、D兩項中裝置類似于啟普發(fā)生器，可通過活塞的開關調節(jié)反應器的壓強，控制反應與否，來控制產(chǎn)生氣體的量。2．用下列裝置制取并收集NO2氣體，其中最合理的是（）答案：C3．（1)如圖是實驗室制取某些氣體的裝置。①該制氣裝置在加入反應物前，應事先進行的操作是________。②若用該裝置制取O2,反應物除了可選擇二氧化錳和________（填試劑名稱)外，還能選擇________（填試劑化學式）和水。③利用該裝置還可制取________(填字母）等氣體。a．H2 b．CO2c．NH3 d．SO2(2)此裝置中加入漂白粉和濃鹽酸也可以制取Cl2.①寫出該反應的離子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②若使用在空氣中放置的漂白粉和濃鹽酸發(fā)生反應，則制取的Cl2中可能含有的雜質為________________________________________________________________________。解析:（1)制備氣體的裝置在加入反應物之前均應先檢查裝置的氣密性。該裝置所制氣體應滿足固體(液體)和液體不需加熱制備氣體。符合此條件的制備氧氣的反應可為H2O2在MnO2作催化劑時分解，或Na2O2與H2O反應.該裝置可制備的氣體有H2、CO2、O2、NH3等。（2）ClO－、Cl－在酸性條件下發(fā)生反應生成Cl2.漂白粉在空氣中放置會部分變?yōu)镃aCO3，濃鹽酸有很強的揮發(fā)性，因而制取的Cl2中常含有HCl、CO2和H2O（g)。答案：（1）①檢查裝置氣密性②雙氧水（或過氧化氫)Na2O2③abcd（2）①ClO－＋Cl－＋2H＋=Cl2↑＋H2O②HCl、CO2、H2O（g)題組二氣體的干燥、除雜及尾氣處理4．（2018·濮陽測試)實驗室中某些氣體的制取、收集及尾氣處理裝置如圖所示(省略夾持和凈化裝置）。僅用此裝置和表中提供的物質完成相關實驗，最合理的選項是()選項a中的物質b中的物質c中收集的氣體d中的物質A濃氨水CaONH3H2OB濃硫酸Na2SO3SO2NaOH溶液C稀硝酸CuNO2H2OD濃鹽酸MnO2Cl2NaOH溶液解析：選B氨氣的密度比空氣小,應該用向下排空氣收集，A錯誤;濃硫酸與Na2SO3發(fā)生復分解反應生成SO2,因SO2的密度比空氣大，所以可用向上排空氣法收集，SO2是大氣污染物，要進行尾氣處理，SO2很容易與NaOH溶液發(fā)生反應，用NaOH溶液吸收尾氣時，為防止倒吸現(xiàn)象的發(fā)生，可以安裝一個倒扣的漏斗，B正確；稀硝酸與Cu發(fā)生反應產(chǎn)生的氣體是NO,不是NO2，且不能用水處理尾氣，C錯誤；MnO2與濃鹽酸在加熱時才能發(fā)生反應制取Cl2，該裝置沒有加熱儀器，濃鹽酸易揮發(fā)，C中收集的氣體不純凈,應在b、c之間添加除去HCl氣體的裝置，D錯誤.5．（2017·遼寧六校期末）如圖為常用玻璃儀器組成的七種實驗裝置，根據(jù)需要可在其中加入液體或固體試劑。下列說法錯誤的是()A．A、B裝置既能用于收集Cl2，又能用于收集NOB．裝有濃硫酸的F裝置可用于干燥CO2氣體C．C、E裝置可用于尾氣吸收,能防止液體倒吸到氣體發(fā)生裝置中D．G裝置可用于合成氨實驗中，可干燥、混合并能大致觀察H2和N2的體積比答案：B題組三氣體的檢驗6．(2018·孝感市六校聯(lián)考）如圖裝置可用于收集氣體并驗證某些化學性質,下列有關說法正確的是()選項氣體試劑現(xiàn)象結論ANH3酚酞試液溶液變紅色NH3的水溶液顯堿性BCl2紫色石蕊試液溶液先變紅后褪色Cl2有酸性和漂白性CC2H4溴水溶液褪色C2H4分子中含碳碳雙鍵DXKI淀粉溶液溶液變藍X可能是Cl2或NO2答案:D7．(2017·東營期末)某種氣體可能是由CO、CO2、H2、NH3、HCl和H2O(g)中的一種或幾種組成，使其依次通過下列藥品：①澄清石灰水②Ba(OH)2溶液③濃H2SO4④灼熱的CuO⑤無水CuSO4粉末,結果觀察到的實驗現(xiàn)象是：①中未見渾濁，②中變渾濁，③中無明顯現(xiàn)象，④中有紅色物質產(chǎn)生，⑤中固體變藍。若以上實驗中，每一步反應都充分進行，則原混合氣體中(）A．一定有CO2和HCl,可能有H2B．一定有H2、CO2和CO，可能有HClC．一定有H2、CO2和HCl，可能有CO和H2O（g)，肯定無NH3D．一定有H2，一定沒有CO解析：選C氣體通過①②的現(xiàn)象說明氣體中含有HCl和CO2，HCl和CO2在與堿反應時，強酸性氣體HCl先與堿反應,氣體中含HCl，一定不含NH3，氣體通過③后，得到的氣體一定是干燥的，此氣體通過灼熱的CuO，有紅色物質產(chǎn)生說明氣體中有CO或H2,而得到的氣體再通過無水CuSO4粉末，固體變藍，說明氣體中含有H2,而CO和H2O(g）不能確定。題組四綜合應用8．(2017·全國卷Ⅰ，10）實驗室用H2還原WO3制備金屬W的裝置如圖所示(Zn粒中往往含有硫等雜質,焦性沒食子酸溶液用于吸收少量氧氣)。下列說法正確的是（）A．①、②、③中依次盛裝KMnO4溶液、濃H2SO4、焦性沒食子酸溶液B．管式爐加熱前，用試管在④處收集氣體并點燃，通過聲音判斷氣體純度C．結束反應時，先關閉活塞K，再停止加熱D．裝置Q（啟普發(fā)生器)也可用于二氧化錳與濃鹽酸反應制備氯氣解析：選BA錯：若③中為焦性沒食子酸溶液,則進入④中的氣體還會有水蒸氣。B對：若在④處收集氣體點燃，發(fā)出“噗”聲，則證明制取的氫氣較純，可以加熱管式爐.C錯：為了防止生成的W被氧化，反應結束時應先停止加熱，待管式爐冷卻后再關閉活塞K。D錯：二氧化錳與濃鹽酸反應制取氯氣需要加熱，而啟普發(fā)生器不能加熱。9．(2017·江蘇卷，4)下列制取SO2、驗證其漂白性、收集并進行尾氣處理的裝置和原理能達到實驗目的的是()解析：選BA錯:銅片和稀硫酸不反應,無法制取SO2.B對:SO2能使品紅溶液褪色，因此可以驗證SO2的漂白性。C錯：SO2密度比空氣大，用排空氣法收集SO2時，導氣管應“長進短出”.D錯:SO2和飽和NaHSO3溶液不反應，因此NaHSO3溶液不能作為吸收液，可用NaOH溶液。10．(2016·全國卷Ⅰ，26）氮的氧化物(NOx）是大氣污染物之一,工業(yè)上在一定溫度和催化劑條件下用NH3將NOx還原生成N2。某同學在實驗室中對NH3與NO2反應進行了探究。回答下列問題:(1）氨氣的制備①氨氣的發(fā)生裝置可以選擇上圖中的________，反應的化學方程式為________________________________________________________________________.②欲收集一瓶干燥的氨氣，選擇上圖中的裝置，其連接順序為:發(fā)生裝置→__________(按氣流方向，用小寫字母表示).(2）氨氣與二氧化氮的反應將上述收集到的NH3充入注射器X中，硬質玻璃管Y中加入少量催化劑，充入NO2(兩端用夾子K1、K2夾好）。在一定溫度下按圖示裝置進行實驗.操作步驟實驗現(xiàn)象解釋原因打開K1,推動注射器活塞,使X中的氣體緩慢通入Y管中①Y管中________②反應的化學方程式________將注射器活塞退回原處并固定，待裝置恢復到室溫Y管中有少量水珠生成的氣態(tài)水凝聚打開K2③________④________解析：(1）①在實驗室通常是用加熱氯化銨和消石灰固體混合物制取氨氣，應選用發(fā)生裝置A，其反應的化學方程式為2NH4Cl＋Ca(OH）2eq\o(=，\s\up7（△))CaCl2＋2H2O＋2NH3↑，或選用發(fā)生裝置B,直接加熱濃氨水生成氨氣:NH3·H2Oeq\o（=,\s\up7(△)）NH3↑＋H2O;②氨氣是堿性氣體,可用堿石灰干燥，密度小于空氣，應采用向下排空氣法收集,氨氣極易溶于水,尾氣處理時應防止倒吸，則要收集一瓶干燥的氨氣,儀器的連接順序為：發(fā)生裝置→d、c→f、e→i。(2)打開K1，推動注射器活塞將氨氣緩慢通入Y管中,在一定溫度和催化劑的作用下發(fā)生反應：6NO2＋8NH3催化劑，7N2＋12H2O，隨著反應的發(fā)生Y管中紅棕色氣體顏色變淺;反應生成的水蒸氣液化后，NO2和NH3反應后氣體的物質的量減小，反應容器中的壓強減小，打開K2,Z中的溶液倒吸入Y管中。答案：（1)①A2NH4Cl